Zugänglichkeitsdesign für Betrieb und Wartung von Solaranlagen

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Leitfaden für die Wartung und Instandhaltung von Solarmontagesystemen: Welche Konfiguration passt, welche Treiber kosten pro Watt und welche Qualitätsnachweise sollten Sie vor dem Kauf verlangen?.

Zugänglichkeitsdesign für Betrieb und Wartung von Solaranlagen

Die Zugänglichkeit wird gleichzeitig mit der Struktur geplant und über einen Zeitraum von 25 Jahren finanziert. Eine Struktur, die Gerüste, Kraneinsätze oder die Demontage von Anlagen erfordert, um ein Modul auszutauschen oder eine Verbindung zu erreichen, verursacht diese Kosten bei jedem Wartungseinsatz, und über eine ganze Flotte hinweg summieren sich diese Kosten.

Barrierefreies Design bedeutet, die tatsächlich anfallenden Wartungsarbeiten zu berücksichtigen: Modulaustausch, Prüfung von Klemmen und Befestigungselementen, Drehmomentkontrolle und Beschichtungsprüfung. Jede dieser Arbeiten erfordert Zugänglichkeit, und es ist kostengünstiger, dies bereits in der Planungsphase zu berücksichtigen, als später nachträglich Anpassungen vorzunehmen.

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Warum das schwierig ist

Die Kosten für die Zugänglichkeit erscheinen im Betriebskonto und nicht im Kapitalkonto, weshalb sie systematisch unterkalkuliert werden.

  • Der Modulaustausch ist die häufigste Wartungsmaßnahme, und wenn dafür die Schienen demontiert werden müssen, steigen die Kosten pro Einsatz erheblich.
  • Die Überprüfung des Drehmoments erfordert physischen Zugang zu den Verbindungen, und Verbindungen, die unter Schienen oder zwischen Reihen verlegt sind, sind teuer zu erreichen.
  • Die Beschichtungsprüfung erfordert den visuellen und instrumentellen Zugang zu den korrosionsgefährdeten Oberflächen, insbesondere an der Grundlinie und an Schnittkanten.
  • Reihenabstand und Antennenhöhe bestimmen, ob Wartungsarbeiten vom Boden aus durchgeführt werden können oder ob Plattformen und Gurte erforderlich sind.
  • Die Bereitstellung von Gehwegen und die Kabelführung beeinflussen sowohl den Zugang als auch das Beschädigungsrisiko bei Wartungsarbeiten.
  • Barrierefreiheit ist in der Planungsphase nahezu kostenlos, die nachträgliche Integration jedoch teuer, da dies bedeutet, eine bereits bestehende Struktur zu umgehen.

Technische Anforderungen

Dies sind die erforderlichen Eingangsdaten für die Planung der Zugänglichkeit im Betrieb und in der Wartung.

  • Die im Laufe der Lebensdauer der Anlage zu erwartenden Wartungsarbeiten, ihre Häufigkeit und die erforderlichen Zugangswege werden einzeln aufgeführt.
  • Vorgesehene Methode zum Modulaustausch, einschließlich der Frage, ob ein Austausch voraussichtlich ohne Demontage der Struktur möglich sein wird.
  • Antennenhöhe, Reihenabstand und Neigungs- bzw. Rotationsbereich bestimmen, ob Aufgaben vom Boden aus durchgeführt werden können.
  • Detaillierte Anschlussbeschreibung, einschließlich der Verbindungen, die eine Drehmomentprüfung erfordern, und wie diese erreicht wird.
  • Kabelführung und Laufsteggestaltung, damit Wartungszugang und Kabelschutz gemeinsam geplant werden
  • Zufahrt zum Gelände für Wartungsfahrzeuge und -geräte, einschließlich jeglicher Einschränkungen, die den Maschineneinsatz begrenzen
O&M-Zugänglichkeitsdesign für Solarmontagesysteme – Installationsdetails

Auswahlhinweise: Erstellen Sie eine Liste der Wartungsaufgaben, bevor Sie den Grundriss entwerfen. Aus diesen Aufgaben ergeben sich die Anforderungen an die Barrierefreiheit; ein Grundriss, der ohne diese Aufgaben erstellt wurde, kann nicht auf Barrierefreiheit geprüft werden.

Wie wir es lösen

  • Modultausch ohne Demontage der Schiene möglich, dank einer Klemmgeometrie, die die Entnahme einzelner Module erlaubt.
  • Die Anschlüsse sind so positioniert, dass die Drehmomentprüfung mit Handwerkzeugen von einer gut zugänglichen Arbeitsposition aus durchgeführt werden kann.
  • Die Anlagenhöhe, der Reihenabstand und die Neigung wurden unter Berücksichtigung der Wartungszugänglichkeit gewählt, wobei der Energie- und Kosteneffekt akzeptabel sein muss.
  • Integrierte Laufwege und Kabelmanagement schützen die Kabel vor Fußgängerverkehr und bieten definierte Wartungswege.
  • Die Prüfpunkte für Beschichtung und Befestigungselemente wurden identifiziert, wobei die jeweils erforderlichen Zugangswege im Wartungshandbuch angegeben sind.
  • Das mit der Anlage herausgegebene Wartungshandbuch listet Aufgaben, Intervalle, Zugangsvoraussetzungen und Abnahmekriterien auf.

Jenseits der Struktur

  • Die Zugänglichkeit wurde für die gesamte Flotte bewertet, sodass Verfahren und Zugangseinrichtungen an allen Standorten einheitlich sind.
  • Ersatzteile und Werkzeuge, die für die Wartungsarbeiten benötigt werden, sodass Zugangsgeräte und Ersatzteile zusammen geliefert werden

Referenz-Benchmarks

Die folgenden Benchmarks sind öffentlich dokumentierte Branchenreferenzprojekte vergleichbarer Art und Größenordnung, die zur Veranschaulichung der Ingenieurpraxis dienen. Sie stellen nicht unsere Leistungsbilanz dar.

  • Ein 200-MW-Projekt in den USA, bei dem der Betreiber die Anlage selbst bewohnt und die Klemmgeometrie den Austausch einzelner Module ohne Demontage der Schiene ermöglichte, wodurch die Wartungskosten pro Ereignis reduziert wurden.
  • Ein 150-MW-Projekt in Spanien, bei dem die Bereitstellung von Laufstegen und die Kabelführung gemeinsam geplant wurden, wodurch Kabelschäden bei Wartungsarbeiten reduziert werden konnten.
  • Ein 250-MW-Portfolio in Australien, bei dem die Zugänglichkeit an allen Standorten bewertet wurde, um die Nutzung einheitlicher Zugangsgeräte und -verfahren für die gesamte Flotte zu ermöglichen.

Standards und Konformität

  • ASCE 7 / EN 1991 Windlastkombinationen und EN 1998 / IBC Erdbebenlastkombinationen, sofern anwendbar
  • Die mechanischen Belastungstestpegel gemäß IEC 61215 sind auf den Auslegungsdruck Ihres Arrays abgestimmt.
  • Ausführungsklassen nach EN 1090-1/-2 oder AISC für Bauteile aus Stahl
  • ISO 1461 Verzinken mit Zinkmasse, gestaffelt nach Korrosivitätskategorie C2 bis C5
  • Qualitätsmanagement nach ISO 9001:2015 und dokumentierte Lieferantenqualifizierung
  • Unterstützung durch DNV oder eine gleichwertige Bankfähigkeitsprüfung für finanzierte Projekte

Qualitätssicherung

Die Qualitätskontrolle erfolgt punktbasiert: Überprüfung des Materialeingangs, Prüfung der Schweißnähte und Bohrungspositionen während des Produktionsprozesses, Stichprobenprüfung der Beschichtungsdicke und Containerprüfung vor dem Versand. Jeder Kontrollpunkt generiert ein Dokument, das Ihr Qualitätsteam ablegen kann. Die Versandprüfung kann von Ihrem Prüfer oder einem externen Dienstleister durchgeführt werden.

Dokumentation, die Sie erhalten

Die Dokumentation ist genauso wichtig wie der Stahl selbst. Mit jeder Lieferung erhalten Sie Werksprüfzeugnisse mit Rückverfolgbarkeit zu den Chargennummern, Verzinkungsprotokolle pro Charge gemäß ISO 1461 oder Ihrem vorgegebenen Standard, Maßprüfberichte von den Vormontagevorrichtungen, Chargenrückverfolgbarkeit von Schrauben und Beschlägen, Bestandspläne für bauseitige Anpassungen sowie ein Garantiedokument mit Angaben zu abgedeckten Lastfällen, geplanter Lebensdauer und Vorgehensweise bei Reklamationen. Alle Daten sind indexiert, sodass Ihr Anlagenverzeichnis nicht vom Gedächtnis eines einzelnen Technikers abhängt.

Lebensdauer- und Wartungsplanung

Die Wartung sollte anhand messbarer Kriterien und nicht anhand von Schätzungen im Kalender erfolgen: jährliche Sichtprüfung der Anzugsmomente von Befestigungselementen, Zustand der Beschichtung an Schnittkanten und Erdungskontaktstellen; eine detaillierte Prüfung nach dem ersten Jahr mit extremen Witterungsbedingungen; und Überprüfung des Anzugsmoments nach dem ersten Temperaturzyklus bei langen Strecken. Die Prüfcheckliste und die Abnahmekriterien stellen wir zusammen mit der Installationsanleitung zur Verfügung.

Kosten- und kommerzielle Überlegungen

  • Die Berücksichtigung von Barrierefreiheit bei der Planung verursacht geringe Investitionskosten und spart über die gesamte Nutzungsdauer der Anlage hinweg immer wieder Kosten, was sie zu einem der vorteilhaftesten Hebel für die Gesamtkosten macht.
  • Die Kosten für den Modulaustausch pro Ereignis hängen direkt davon ab, ob die Struktur demontiert werden muss; dies ist eine Konstruktionsentscheidung.
  • Die Überprüfung des Drehmoments in einer Fahrzeugflotte ist ein wiederkehrender Arbeitskostenfaktor, der durch detaillierte Verbindungsdetails entweder minimiert oder erhöht wird.
  • Zugangssysteme sind kostengünstiger, wenn sie in der gesamten Fahrzeugflotte einheitlich eingesetzt werden, was für eine barrierefreie Gestaltung nach einem Portfoliostandard spricht.
  • Die nachträgliche Anpassung an Barrierefreiheit muss im Umfeld einer bereits bestehenden Struktur erfolgen und ist um ein Vielfaches teurer als die barrierefreie Planung von Anfang an.

Häufig gestellte Fragen

Warum ist Barrierefreiheit so wichtig?
Da Wartungsarbeiten über 25 Jahre hinweg wiederholt anfallen und jede Wartung Zugangskosten verursacht, wird aus einer gelegentlichen Aufgabe bei einer Struktur, die zum Austausch eines Moduls ein Gerüst benötigt, ein umfangreiches Projekt. Über eine ganze Flotte hinweg summieren sich diese Kosten zu erheblichen Betriebskosten. Die Zugänglichkeit ist zudem einer der wenigen Kostenfaktoren, die in der Planungsphase nahezu kostenlos, später jedoch kostspielig sind. Daher lohnt es sich besonders, in diesem Bereich Ingenieurleistungen zu investieren.
Was sind die wichtigsten Designmerkmale?
Modulklemmen, die die Entnahme einzelner Module ohne Demontage der Schiene ermöglichen, Verbindungen, die für die Drehmomentprüfung von einer zugänglichen Position aus positioniert sind, Array-Höhe und Reihenabstand, die Arbeiten vom Boden aus ermöglichen, wo immer möglich, Bereitstellung von Laufstegen und Kabelmanagement, die die Nutzbarkeit der Wege gewährleisten und die Kabel schützen, sowie ein Wartungshandbuch, das die Zugangsvoraussetzungen für jede Aufgabe angibt.
Wie definieren wir Barrierefreiheit?
Indem man die Wartungsaufgaben und die dafür erforderlichen Zugangswege auflistet und die Konstruktion damit abgleicht, lassen sich die Aufgaben gut vorhersagen: Modulaustausch, Prüfung von Klemmen und Befestigungselementen, Drehmomentprüfung, Beschichtungsprüfung und Kabelprüfung. Jede Aufgabe erfordert einen bestimmten Zugang, und die Angabe dieser Anforderungen in der Spezifikation macht die Zugänglichkeit von einem Wunsch zu einer verbindlichen Vorgabe für den Lieferanten.
Steht Barrierefreiheit im Widerspruch zur Kostenoptimierung?
Das ist möglich, aber weniger als erwartet. Konstruktionsmerkmale, die die Zugänglichkeit verbessern, wie z. B. die Geometrie der Klemmen und die Positionierung der Verbindungen, sind weitgehend unabhängig vom Gewicht der Konstruktion und stehen daher selten im Konflikt mit der Stahloptimierung. Wo ein tatsächlicher Konflikt besteht, wie z. B. bei der Antennenhöhe und dem Reihenabstand, sollte die Abwägung anhand des Projektmodells und nicht allein anhand der Investitionskosten erfolgen.
Was sollte das Wartungshandbuch enthalten?
Eine Aufgabenliste mit Intervallen und Abnahmekriterien, den Zugriffsvoraussetzungen für jede Aufgabe, den benötigten Werkzeugen und Ersatzteilen sowie allen erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen. Der Vorteil des Handbuchs liegt darin, dass die Zugänglichkeit überprüfbar ist: Ein Betreiber kann prüfen, ob der beschriebene Zugriff tatsächlich möglich ist, anstatt erst bei der ersten Wartungskampagne festzustellen, dass dies nicht der Fall ist.

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Was wir für ein Angebot benötigen

  • Zu erwartende Wartungsaufgaben während der Lebensdauer der Anlage und deren Häufigkeit
  • Vorgesehene Methode zum Modulaustausch und etwaige Anforderungen an den Austausch einzelner Module
  • Geplante Arrayhöhe, Reihenabstand und Neigungs- bzw. Rotationsbereich
  • Vor Ort verfügbare Wartungsgeräte und etwaige Zugangsbeschränkungen

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Senden Sie uns die von Ihnen erwarteten Wartungsaufgaben und das Array-Layout. Wir senden Ihnen daraufhin eine Zugänglichkeitsbewertung mit den erforderlichen Designmerkmalen und den für jede Aufgabe aufgeführten Zugänglichkeitsvorkehrungen zurück.

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